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By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Edo Engel

Blast furnace No. 3 at Zaporizhstal in Zaporozhye is rebuilt in 2016-2017. The Ukrainian company is targeting increased production and availability, mainly through the use of new technology. Zaporizhstal awarded a contract for a new Top Charging Unit to Danieli Corus, after comparing all available technologies. Reliability of the chosen charging device is pivotal, since long outages may be required for maintenance/replacement jobs, which strongly affects the availability of the blast furnace. This article describes the Top Charging Unit including DANCU (Danieli Charging Unit) - a robust hydraulic system. The main focus employed by Danieli and Danieli Corus during the development of this system has been availability and maintainability of equipment. This chute type charging unit has only few major moving parts, none of which is complex or vulnerable. The article also describes the main challenges of the project at Zaporizhstal, such as the use of hot sinter.

Oct 30, 2017

By Antonio Favia, Carsten Sowa, Spencer Diehl, Maria Carolina Campos, Christian Green, Marco Tulio, Olaf Schulz

Casting fluxes are one of the key factors to guarantee a good performance of the continuous casting process. Fluxes are added over the liquid steel in the mold, where carbon in the flux reacts with any air present, to form a reducing atmosphere of CO (g) to protect molten steel from oxidation. Then the oxide components form the sintered layer and they melt to form a liquid flux pool. Liquid slag from the pool infiltrates into the mold/strand channel and lubricates the newly-formed, steel shell. It was very common in the past that the addition of casting flux in the mold was made manually by the continuous casting strand operator, where the addition uniformity would mainly depend on the attention of the Operator in process and the addition standard would change from one operator to another, may causing variability on the continuous casting quality parameters. This paper presents improvement of continuous casting parameters such as, stability of flux thickness and reduction of dust in the continuous casting process, with the use of flux distribution mechanism in two continuous casting machines from two different steel plants.

Oct 1, 2019

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Antônio César de Araújo Freitas

As empresas de mineração têm desafios logísticos em sua operação no dia a dia, visto o crescente volume de minério movimentado nas Usinas e Portos e pressão crescente por resultados operacionais que se traduzem na busca contínua por níveis superiores de produtividade. A tecnologia de automação dos processos produtivos e de máquinas evoluiu muito na última década, entretanto o processo da logística nos pátios de matéria prima e produtos apresenta baixo nível de automação e é baseado em informações verbais e observações visuais a respeito do nível de estoques e disposição dos materiais nas pilhas e áreas dos pátios de manuseio. Em um processo tão complexo, pequenas decisões da operação no dia a dia, que podem variar de acordo com o operador, supervisor ou turno de operação, podem influenciar a produtividade diretamente, afetando indicadores como horas paradas e deslocamento de máquinas por tonelada expedida, afetando dessa forma custos significativos na operação de uma usina ou porto. Este trabalho tem por objetivo então descrever as técnicas utilizadas para modelar os desafios de logística nos pátios de minério, descrevendo sistemas de otimização utilizados com apresentação de resultados em projetos como o de Carajás, planta da VALE que é atualmente a maior mina de minério de ferro do mundo, abordando a redução de deslocamento de máquinas, diminuição da exposição ao risco de colisão e redução de paradas.

Jul 30, 2018

By Eduardo Christo Saltoratto

Foram realizados tratamentos térmicos de têmpera e revenimento para aumentar a tenacidade do material, aço NM87 designação 1045, uma vez que ele apresentava, no estado inicial, baixa absorção de energia. Com o material mais tenaz foi obtida uma melhor faixa de energia para cálculo das incertezas. Foram feitos corpos de prova com variações nas medidas laterais, de comprimento e profundidade do entalhe e ensaiados na temperatura ambiente para determinação das incertezas do tipo A e B. Com as incertezas determinadas pelos métodos estatísticos e não estatísticos, foram feitos ensaios, variando-se a temperatura, para obter dados de ductilidade (energia absorvida, expansão lateral e percentual de área dúctil) em relação a temperatura e com esses dados determinar-se a temperatura de transição dúctil – frágil e sua incerteza.

Aug 17, 2017

By Shian Jia

Ultrasonic Stirring Technology (UST) is used in this study to manufacture Al-based nano-composites. Ultrasonic cavitation plays an important role in refining the microstructure, dispersing the nanoparticles and breaking up clusters of nanoparticles. In this paper, 6061/A356 alloys and Al2O3/SiC nanoparticles are used as the matrix alloys and the reinforcements, respectively. The nanoparticles were inserted into the molten alloy and dispersed by ultrasonic cavitation and acoustic streaming. A previously developed multiphase Computational Fluid Dynamics (CFD) model was used to study the cavitation and the nanodispersion phenomena during ultrasonic processing of these alloys. A comparison between the mechanical properties of the as-cast 6061 and 356 alloys and nano-composites has been performed.

Aug 16, 2017

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 2017

By Thiago Rangel Bittencourt

Com a tendência de aumento da complexidade geométrica dos painéis de cobertura dos automóveis, aumento de resistência mecânica e diminuição da espessura dos materiais, a estampagem dessas peças tem tornado cada vez mais difícil. Neste contexto, dois graus de aços que exibem elevada resistência mecânica e boa conformabilidade, têm sido ofertados pela siderurgia à indústria automotiva, o Bake Hardenable (BH) e o Interstitial Free High Strength Steel (IFHSS). O presente estudo teve como objetivo avaliar aços BH e IFHSS, em termos de propriedades mecânicas, de conformabilidade, de ganho de resistência em função da deformação, envelhecimento e de resistência à indentação, em escala laboratorial. Desse modo, visou-se avaliar sob quais condições de estampagem deve ser decidido o uso do BH ou do IFHSS em aplicações de painéis automotivos. Os aços avaliados, de um modo geral, apresentaram desempenho similar em termos de conformabilidade. O aço BH foi superior ao IFHSS em relação à resistência à indentação. Portanto, o aço BH aparece como uma solução técnica atrativa, comparativamente ao aço IFHSS, quando aplicado em painéis externos (capôs, portas e paralamas) que requerem maior exigência quanto à resistência à indentação.

Aug 7, 2018

By Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou oportunidades de integração entre requisitos ambientais e econômicos durante etapas iniciais do desenvolvimento de produtos. Como principal ferramenta foi utilizado o Mapeamento de Fluxo de Valor, associando conceitos de manufatura enxuta, Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) e Ecodesign, aplicado a um item de mobiliário aeronáutico em material compósito. Os resultados apontam que o tempo total de fabricação poderia ser reduzido em até 43%, além da otimização logística. A forma de construção influencia diretamente os impactos ambientais e oportunidades de utilização de matérias-primas menos agressivas foram apontadas como sugestões. O aspecto visual dos Mapas de Fluxo de Valor facilita a análise das informações e a tomada de decisão na seleção de materiais e processos que minimizem desperdícios e impactos ambientas na manufatura.

Oct 30, 2017

By Alexandre Gonçalves Andrade, Crisley Dellaqua Pacheco, Gabriel Miranda Teixeira, Aline Maria Santoro Nasaré, Tatiane Ferreira Alvarenga

Diffuse emissions are that directly related to particulate matter suspended from civil structures, materials disposed in conveyor belts carried out by wind, stack e reclaimers operations and that one where dust collectors are not able to act correctly. Vale implemented in the last years a unique system capable to measure this kind of dust, called RAMPs (Dust Monitoring Automatic Network), which creates an analytical net in Tubarao industrial site, located in Vitória, ES. In order to prevent diffuse emissions in Tubarao’s pellets stockyard, it was proposed and developed a predictive model based on operational and climate variables available on the site, using big data and advanced analytics tools. The models developed shows to be adherent to the real emissions rates measured by the RAMPs and proved to be an efficient tool to predict emissions over the internal target with 4 hours of precedence.

Oct 1, 2019

By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Amélia de Santana Cartaxo

Este trabalho tem como objetivo o estudo de matérias-primas utilizadas nas indústrias de cerâmica vermelha da Região do Cariri-Ce, de forma a adequar o processamento às especificações de composição, umidade e temperatura para obtenção de componentes com qualidade e características satisfatórias. Para tal, foi realizada a análise de composição através de FRX, limites de Atterberg, retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão, pós queima, em três temperaturas distintas. Pode-se observar que algumas argilas apresentaram composições típicas das utilizadas para a fabricação de produtos da cerâmica vermelha, aumento de tensão de ruptura e retração com a temperatura de queima, redução da absorção com o aumento da temperatura de queima e a penas as amostras AM e BP encontraram-se no intervalo de extrusão satisfatória.

Aug 17, 2017

By Ailton Lopes Junior

O projeto desenvolvido na ITM Samambaia – Itatiaiuçu – MG, de propriedade da Mineração Usiminas, teve como objetivo a implantação de um Sistema de Controle e Supervisão através do fornecimento de todo o equipamento de automação e desenvolvimento dos aplicativos de controle e supervisão. Este projeto torna possível a operação remota de toda a planta, através de uma sala de controle central, bem como, a automatização de processos como sequenciamento de partida e parada, e o monitoramento do funcionamento de todos os equipamentos da planta, além de ferramenta de acesso remoto via internet para monitoração e comando da planta, mediante política de segurança de acesso.

Jul 30, 2018

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo propõe uma metodologia para a construção de um Referencial Estatístico para a Utilização Física de equipamentos de mina. Para tanto, calcula-se um valor mensal (RE) apoiando-se em conceitos importantes para a operação de mina e que estão e inter-relacionados, como o comportamento sazonal da precipitação pluviométrica, o Teorema do Limite Central e a Gestão da Lacuna de Resultado. A metodologia proposta foi aplicada em uma mina de ferro a céu aberto e às frotas de transporte de um complexo minerador no Norte do Pará.

Aug 17, 2017

By ALESSANDRA SAVAZZINI REIS

A crescente preocupação em relação à sustentabilidade ambiental no setor de cerâmica vermelha associada ao alto consumo de argila, leva à busca de alternativas de incorporação de resíduos na massa argilosa. Com isso, vê-se a necessidade de caracterizar resíduos usados em cerâmica vermelha. As olarias brasileiras consomem cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. O resíduo da indústria de rocha ornamental e a lama de alto forno podem se tornar passivos ambientais caso não sejam reaproveitados. O objetivo deste trabalho visa caracterizar e avaliar as propriedades cerâmicas em massas argilosas contendo resíduo de rocha e lama de alto forno. Os resíduos foram caracterizados por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e granulometria. Massas argilosas com resíduos em teores variando de 5% a 50% (massa) foram conformadas, queimadas em forno industrial na olaria à 850ºC para verificação de: absorção de água, porosidade, massa específica aparente, e resistência mecânica. Os resultados mostram que a massa argilosa com o resíduo de rocha no teor de 50% apresentou os melhores valores das propriedades cerâmicas analisadas e maior resistência mecânica, tais melhorias também foram verificadas na massa argilosa com lama de alto forno no teor de 5%.

Oct 30, 2017

By Bruno Henrique Reis

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de Zn. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. Sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões, que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações no modo adiabático e comparar os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande sensibilidade do modelo com relação à quantidade de ar de entrada considerada no sistema, mas, também, boa aproximação dos resultados com relação à composição química dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz.

Aug 16, 2017

By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Izabela Diniz Duarte

Perdas térmicas decorrem do armazenamento do aço líquido em panelas. O controle da temperatura do aço líquido é condição essencial para se obter um produto final de alto nível de qualidade. Este trabalho buscou avaliar a transferência de calor a partir do aço para o refratário da panela e para a camada de escória, utilizando um modelo numérico (Computational Fluid Dynamics). As perdas de calor dão origem a correntes de convecção dentro do banho e a consequência típica desse fenômeno é a estratificação térmica. Foi avaliada a influência de parâmetros tais como espessura da camada de escória, tipo de revestimento refratário e a temperatura de encharque. As perdas térmicas para o refratário lateral e do fundo da panela se mostraram maiores que as perdas térmicas para a camada de escória. Nas condições estudadas a espessura de camada de escória não apresenta influência significativa sobre as perdas, ao contrário do tipo de refratário e temperatura de encharque.

Aug 16, 2017